(57)【要約】      （修正有）【課題】カーボンの含有量が５０重量％以上でも成形が可能な燃料電池用セパレータの製造方法を提供する。【解決手段】それぞれ粉或いは粒状のカーボンと樹脂との混合物Ａを、底板用油圧プレス装置11、蓋板用油圧プレス装置15を備えた型板５に収容した後、混合物Ａを加熱すると共にプレス装置11，15により加圧して樹脂を溶融させて該樹脂内に前記カーボンを包み込むように設ける。この後に樹脂を冷却する。また混合物Ａはプレス装置11，15による加圧前に、予熱される。成形時において型板５内の混合物Ａに強力な加圧が可能となり、カーボンの含有量が５０重量％以上であってもセパレータ１を成形することができる。また予熱により加熱時間が短縮化され成形サイクルを早くすることができる【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンと樹脂とからなる燃料電池用セパレータの製造方法において、それぞれ粉或いは粒状の前記カーボンと樹脂との混合物を、型体に収容した後、該型内で前記混合物を加熱すると共にプレス装置により加圧し前記樹脂を溶融させて該樹脂内に前記カーボンを設けた後に、前記樹脂を冷却することを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項２】
前記混合物は前記混加圧前に、予熱されることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項３】
前記型体に形成され上方を開口した凹部に前記混合物を収容すると共に、前記凹部に嵌合したプレス板により前記樹脂を加圧することを特徴とする請求項１又は２記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カーボンと樹脂とからなる燃料電池用セパレータの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池は、電解質膜にアノード側電極及びカソード側電極を添わせて、これらを枠状のガスケットを介して両側をセパレータで挟むことでセルモジュールを構成する。そして、一方のセパレータの内側面に燃料ガス流路が形成され、他方のセパレータ内側面に酸化剤ガス流路が形成されて、各々中央の電解質膜に燃料ガスと酸化剤ガスとを臨ませて電気を得ることができる。この１個のセルモジュールで得る電気出力はごく小さいので、セルモジュールを多数個積層することで、所望の電気出力を得るようになっている。
【０００３】
そして、セパレータは、カーボンと樹脂との混合物から成るもので、前記カーボンは、粉或いは粒状の黒鉛質、または炭素質を意味し導電性を有するものであり、一方、樹脂としては、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂から成り、そして、前記燃料電池用セパレータの製造方法において、成形加工の際、予め焼成収縮を見込んだ金型を用いて射出成形することにより成形されていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１４３７１９号公報（段落００１１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記混合物に含まれるカーボンの含有量は、カーボンと樹脂の総量に対して、５０重量％以上が好ましい。これはカーボンの含有量が５０重量％より小さいと導電性が低くなり、セパレータとしての電気的特性を確保することができなくなるためである。
【０００６】
しかしながら、このような混合物を射出成形しても、カーボンの含有量が５０重量％以上の場合には、射出成形に伴う成形圧力不足等に起因して成形を良好に行うことができないという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、カーボンと樹脂との混合物を成形して形成する燃料電池用セパレータにあって、カーボンの含有量が５０重量％以上でも成形が可能な燃料電池用セパレータの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、カーボンと樹脂とからなる燃料電池用セパレータの製造方法において、それぞれ粉或いは粒状の前記カーボンと樹脂との混合物を、型体に収容した後、該型内で前記混合物を加熱すると共にプレス装置により加圧し前記樹脂を溶融させて該樹脂内に前記カーボンを設けた後に、前記樹脂を冷却することを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法である。
【０００９】
この請求項１の構成によれば、カーボンと樹脂との混合物は型体内で加熱されると共に、プレス装置によって加圧され、この後冷却して、セパレータを成形することができる。
【００１０】
請求項２の発明においては、前記混合物は前記混加圧前に、予熱されることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用セパレータの製造方法である。
【００１１】
この請求項２の構成によれば、混合物は予め加熱されて成形が行われる。
【００１２】
請求項３の発明においては、前記型体に形成され上方を開口した凹部に前記混合物を収容すると共に、前記凹部に嵌合したプレス板により前記樹脂を加圧することを特徴とする請求項１又は２記載の燃料電池用セパレータの製造方法である。
【００１３】
この請求項３の構成によれば、凹部に嵌合したプレス板により混合物を全面的に加圧することができる。
【００１４】
【発明の実施形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図を参照して説明する。図１に示すように燃料電池用セパレータ１は、平板状本体２の一方の面にガスの流路３を溝状に形成したものであり、これはカーボンと例えばプロピレン系樹脂との混合物から成るもので、カーボンの含有量が５０重量％以上で９５％以下である。
【００１５】
前記セパレータ１の製造方法について図２〜図６を参照して説明する。図２に示す第１工程において、水平な第１の基板４に型体たる型板５が設けられ、前記型板５は上面の中央にセパレータ１を形成するための凹部６が形成されている。凹部６は上方を開口部７とすると共に、開口部７と同じ大きさの一方のプレス板たる底板９を全面的に底に嵌合しており、この底板９の下部に連結部材１０を介して下部プレス装置本体たる底板用油圧プレス装置１１が接続しており、この底板用油圧プレス装置１１を作動することにより底板９を昇降できるようになっている。尚、底板９には前記流路３を形成するための突部１２が形成されている。
【００１６】
一方、第１の基板４の上方に凹部６の開口部７を覆う他方のプレス板たる蓋板１３が水平に設けられ、蓋板１３の上部に連結部材１４を介して上部プレス装置本体たる蓋板用油圧プレス装置１５が接続しており、この蓋板用油圧プレス装置１５を作動することにより蓋板１３を昇降できるようになっている。
【００１７】
さらに、第１の基板４上には、粉或いは粒状の前記カーボンと樹脂との混合物Ａを凹部６に供給する供給装置１６を設ける。この供給装置１６は、混合物Ａを収容したタンクなどの図示しない収容体にホースなどの供給管１７を介して原料供給用箱体１８の上部を接続したもので、原料供給用箱体１８は下方を開口部１９として、その開口部１９が同一平面となっている第１の基板４及び型板５の上面を摺動するようになっている。
【００１８】
そして、第１の工程では型板５が第１の基板４にセットされて、型板５の上面と第１の基板４の上面とは同一平面となっていると共に、混合物Ａを内部に収容した原料供給用箱体１８が前記上面を前進して凹部６上を通過することにより、混合物Ａは凹部６に落下収容される。そして図２の１点鎖線で示すように原料供給用箱体１８が凹部６を通りこして、後退することにより凹部６より盛りあがっていた混合物Ａの山盛り部は摺りきられて水平になる。次に蓋板用油圧プレス装置１５が作動して蓋板１３が下降して型板５の上面と第１の基板４の上面に接して覆うようになる。尚、蓋板１３は開口部７に嵌合できるようにしておいてもよい。
【００１９】
次に、図３に示すように第２工程においては蓋板１３が型板５の上面を覆う状態で、第２の基板２０に移動する。この第２の基板２０には予熱用発熱体２１が設けられており、型板５等が第２の基板２０にセットされることにより、予熱用発熱体２１の熱によって混合物Ａは加熱される。
【００２０】
図４に示すように蓋板１３が型板５の上面を覆う状態で、第３の基板２２に移動する第３工程では、第３の基板２２に加熱用発熱体２３が設けられており、型板５等が第３の基板２２にセットされることにより、加熱用発熱体２３の熱によって混合物Ａは加熱されて溶融し、さらに底板用油圧プレス装置１１が作動して底板９を上昇させると共に、蓋板用油圧プレス装置１５を作動して蓋板１３を下降して凹部６に収容された混合物Ａを圧縮する。この結果、熱で溶融した樹脂はプレスによる底板９の加圧作用によって全面的に加圧され、この結果、樹脂がカーボンを包み込むようにして、凹部５の側面と底板９と蓋板１３に囲まれ平板状に成形される。この際、突部１２により流路３が同時に成形される。
【００２１】
次に図５に示すように蓋板１３が型板５の上面を覆う状態で、第４の基板２４に移動する第４工程では、底板用油圧プレス装置１１及び蓋板用油圧プレス装置１５により凹部６に収容された混合物Ａにより成形されたセパレータ１が圧縮された状態で、型板５等は第４の基板２４に移動する。第４の基板２４には冷却手段たる冷却水路２５が設けられており、型板５等が第４の基板２４にセットされることにより、冷却水路２５の冷却に伴い溶融状態の樹脂は冷却されて固化する。
【００２２】
そして、型板５等が再び第１の基板４に位置すると、蓋板用油圧プレス装置１５の作動により蓋体１３が上昇すると共に、底板用油圧プレス装１１置の作用により底板９も上昇して成形されたセパレータ１を開口部７上に取出すことができる。その後、底板用油圧プレス装置１１の作用により底板９は下降して第１の工程となって再び成形が行われる。
【００２３】
以上のように、前記実施形態ではそれぞれ粉或いは粒状のカーボンと樹脂との混合物Ａを、底板用油圧プレス装置１１、蓋板用油圧プレス装置１５を備えた型板５に収容した後、前記混合物Ａを加熱すると共に前記プレス装置１１，１５により加圧して前記樹脂を溶融させて該樹脂内に前記カーボンを包み込むように設けた後に、前記樹脂を冷却することによって、成形時において型板５内の混合物Ａに強力な加圧が可能となり、カーボンの含有量が５０重量％以上であってもセパレータ１を成形することができる。
【００２４】
また、前記混合物Ａは前記プレス装置１１，１５による加圧前に、予熱されることにより、第３の工程の加熱、加圧前に混合物Ａが加熱されて、第３の工程での加熱時間が短縮化され成形サイクルを早くすることができる。
【００２５】
しかも、前記型体５に形成され上方を開口した凹部６に前記混合物Ａを収容すると共に、前記凹部６に嵌合した底板９により混合物Ａの樹脂を全面的に加圧することで、強力な加圧を行うことができる。
【００２６】
さらに、型板５に混合物Ａを収容する第１の工程、混合物Ａを予熱する第２の工程、混合物Ａを加熱、加圧する第３工程、さらには成形品たるセパレータ１を冷却する第４工程、そして、セパレータ１を型板５より取り出す第５工程を図６に示すように型板５を第１〜４の基板４，２０，２２，２４に順次巡回させることにより、連続して成形を行うことができる。
【００２７】
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において、種々の変形実施が可能である。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１の発明は、カーボンと樹脂とからなる燃料電池用セパレータの製造方法において、それぞれ粉或いは粒状の前記カーボンと樹脂との混合物を、型体に収容した後、該型内で前記混合物を加熱すると共にプレス装置により加圧し前記樹脂を溶融させて該樹脂内に前記カーボンを設けた後に、前記樹脂を冷却することを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法であり、プレス装置によって型内の混合物は協力に加圧されるので、カーボンの含有量が５０重量％以上であってもセパレータを成形することができる。
【００２９】
請求項２の発明においては、前記混合物は前記混加圧前に、予熱されることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用セパレータの製造方法であり、予熱された混合物により、加圧時の加熱時間が短縮されて成形サイクルを早くすることができる。
【００３０】
請求項３の発明においては、前記型体に形成され上方を開口した凹部に前記混合物を収容すると共に、前記凹部に嵌合したプレス板により前記樹脂を加圧することを特徴とする請求項１又は２記載の燃料電池用セパレータの製造方法であり、凹部に嵌合したプレス板により混合物を単位面積当りの圧力を高めて成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すセパレータの斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す第１工程の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態を示す第２工程の断面である。
【図４】本発明の一実施形態を示す第３工程の断面である。
【図５】本発明の一実施形態を示す第４工程の断面図である。
【図６】本発明の一実施形態を示す第５工程の断面図である。
【図７】本発明の一実施形態を示す装置の概略平面図である。
【符号の説明】
１  セパレータ
５  型板（型体）
６  凹部
７  開口部
９  底板（プレス板）
１１  プレス装置
２１  予熱用発熱体
２３  加熱用発熱体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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